Question

9．如圖甲是某實驗小組探究“電流與電壓、電阻關系”的電路圖，使用的實驗器材有：電壓為6V的電源．電流表、電壓表各一個，開關一個，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個，規格為“20Ω 1A”的滑動變阻器一個，導線若干．

（1）探究電流與電壓的關系時，所測得的幾組電流、電壓值如表1所示．在第2次實驗中，電流表表的示數如圖乙所示，則通過電阻的電流為0.3A．根據表1數據可得到結論：在電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比
    表1

實驗次數	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.5	2.0
電流I/A	0.2		0.4

（2）探究電流與電阻的關系時，所測得的幾組電流、電壓值如表2所示，
表2

實驗次數	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.6	0.3	0.24

①由于操怍不當，導致一組數據存在錯誤，請判斷第3次實驗的數據存在錯誤．產生錯誤的原因是沒有調節滑動變阻器的滑片就讀數了，正確的數據應該是0.2A．
②糾正錯誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進行了第4次實驗，發現實驗無法進行下去，為完成第4次實驗，同學們提出了下列解決方案，其中正確的是C
A．將電壓表的量程換為0～15V
B．換成電壓為12V的電源
C．更換最大阻值大于或等于30Ω的滑動變阻器
D．可將定值電阻兩端的電壓調為1.5V．

Answer 1

分析 （1）看清電流表的量程和分度值，再讀出電流表的示數；
探究電流與電壓關系時，應保持電阻不變，分析表中的數據得出結論；
（2）①探究電流與電阻關系時，要保持電壓一定，分析表中數據得出結論；
②根據滑動變阻器分壓和串聯電路電流相等特點分析解答．

解答 解：（1）由圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.3A；
分析表一數據可知，電阻不變，電壓增大為原來的幾倍，電流也增大為原來的幾倍，即電流與電壓成正比，可得到結論為：在電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比．
（2）①探究電流與電阻關系時，需要調節滑動變阻器的滑片，保持電阻兩端的電壓一定；
表2中第1次實驗時，電阻兩端的電壓U₁=I₁R₁=0.6A×5Ω=3V；
第2次實驗時，電阻兩端的電壓U₂=I₂R₂=0.3A×10Ω=3V；
第3次實驗時，電阻兩端的電壓U₃=I₃R₃=0.24A×15Ω=3.6V＞3V；
所以，第3次實驗的電流值存在錯誤，產生錯誤的原因是沒有調節滑動變阻器的滑片就讀數了（沒有使電阻兩端的電壓不變）；
由前面分析可知，第3次實驗時，電阻兩端的電壓也應該為3V，故此時的電流I₃=$\frac{{U}_{3}′}{{R}_{3}}$=$\frac{3V}{15Ω}$=0.2A；
②糾正錯誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進行了第4次實驗，
當R₄=30Ω時，由于要保持電阻兩端電壓為U_R=3V不變，
則滑動變阻器兩端分得的電壓為：U_滑=U-U_R=6V-3V=3V，
此時電路中的電流：I_滑=I_R=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
則滑動變阻器需要接入電路的阻值為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，
所以，此時滑動變阻器的阻值不能滿足要求，故應更換最大阻值大于或等于30Ω的滑動變阻器，故選C．
故答案為：（1）0.3；在電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比；
（2）①3；沒有調節滑動變阻器的滑片就讀數了；0.2；②C．

點評 此題為實驗中最為典型的探究電流與電壓、電阻關系的實驗題，該題關鍵難點是分析第三次實驗電流表示數錯誤原因，要充分把握電壓一定．